生物载体功能材料论文-精品文档.docx

《生物载体功能材料论文-精品文档.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物载体功能材料论文-精品文档.docx（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、生物载体功能材料论文传统生态浮床的缺乏及其探索传统生态浮床存在的缺乏包括：植物根系悬浮在水体中无法从底泥中获取足够的微量元素而影响其生长效果；或悬浮的根系容易被水体中草食类动物吞噬；低温下植物枯萎后整个生态浮床系统无任何净化效果，更有甚者会产生二次污染；仅有植物根系少量的生物膜和植物同化作用以致浮床净化效果相对低下。为此国内外进行众多探索，并获得良好的效果。强化浮床系统内的微生物。为了提高传统生态浮床的净化效果，业内人士进行了大量的探索。孙连鹏等将固定化反硝化细胞应用到生态浮床的脱氮经过，使生态浮床系统脱氮效果大大提高；李淼等将离子束辐照定向诱变技术应用于生态浮床除磷脱氮经过中，并获得了良好的

2、效果；李先宁等将滤食性动物和人工合成生物载体参加生态浮床系统中，利用滤食性动物的滤食能力提高水体的可生化性和人工材质生物载体富集微生物到达联合修复富营养化水体，获得了良好的效果。强化水体的复氧经过。水体复氧经过是水体自净发生的主要成因之一。操家顺等构建生物膜和浮床植物复合技术浮床，并设置了一定间距以构成大气复氧区，强化了待修复水体的复氧经过，进而提高了水体的修复效果。章永泰等利用风力发电技术强化浮床系统水下曝气和水下照明，强化了水下生态系统的氧化能力和浮游植物的光合作用，进而提高水体修复效果。基于生态浮床实用性和成本低廉性原则以及各种强化手段中的共性部件生物膜载体，业内人士均以为：人工合成生物

3、载体参加生态浮床系统组合式生态浮床中是最可行、最低廉、最广泛的技术，故而被广泛研究和采用。组合式生态浮床和净化效果将生物载体引入到传统生态浮床中而组建组合式生态浮床，通过提高浮床系统中微生物量和生态浮床的辐射“场强使其净化效果得到了极大的提升，。其作用原理是：通过在不同材质生物载体上富集极其复杂的、大量的生物膜系统，提高组合式生态浮床系统内的生物量、生物种类以及系统的“生物场强，提高组合式生态浮床的净化效果。而且生物载体的应用能够避免冬季低温条件下因植物枯萎而出现无净化效果的情况，由于低温条件下生物载体上的微生物虽生物净化效果差，但是仍然会有一定净化效果。传统的组合式生态浮床存在的弊端生物载体

4、是组合式生态浮床系统的重要组成部分，最原始的形式就是将人工合成生物载体悬挂在生态浮床的底部，仅仅就是为了提高生态浮床的生物持有量和净化效果以及生物场强，并获得了良好的效果。但是这种生态浮床系统，植物根系和生物载体互相独立，并无耦合效应，植物和生物载体之间并没有很好的配合。另外也有将生物载体作为生物膜附着体和植物根系基质，植物根系和生物载体互相作用、互相依靠，生物载体为根系提供保护和承受部分污染负荷，而根系为生物载体上的微生物提供氧气。而生物载体和植物根系本身的净化效果仍然在发挥优势，而且耦合了两者的优势。新型组合式生态浮床的净化效果和现状本课题组经过大量的实验研究以为，将生物载体不悬挂于浮床底

5、部而是作为植物生长基质，即实现生物载体和植物根系“亲密接触而构成湿地型新型组合式生态浮床，其净化效果和管理维护会更好些。而且业内人士对生物载体作为浮床基质时的效果也进行一定的探索研究。无机型生物载体在生态浮床中的应用徐丽花等研究了沸石、沸石石灰石、石灰石种生物载体系统的水质净化能力，结果表明：沸石、沸石石灰石和石灰石系统的平均去除率分别为、。沸石石灰石系统的去除率最高，这是由于沸石和石灰石发生了协同作用，沸石吸附，石灰石促进了硝化作用，使得系统对的去除效果好于其生物载体单独使用时的效果。熊聚兵等利用泥炭、石英砂等为植物生物载体强化脱氮经过，研究发现泥炭可提供碳源有利于脱氮，该系统中的、和的去除

6、率分别为、，而石英砂提供过滤补充脱氮，两者结合的去除效果明显高于任一者的单独去除效果。无机生物载体在组合式生态浮床中具有较好的处理效果，但因其密度较大，在实际景观水体修复中需要浮体较多，增加处理成本，降低其推广效能。人工合成生物载体在生态浮床中的应用人工合成生物载体因其稳定性强、坚固耐用、能够有效抵挡水流冲击，在组合式生态浮床生物载体中被广泛应用。虞中杰等通过构建美人蕉竹制框架下加挂球形生物载体的方式，该系统对、和的去除率分别到达、和。这得益于人工合成的球形生物载体外表易于附着微生物，有利于强化水体中污染物的降解。张雁秋等以传统生态浮床为比照照组，以空心塑料生物载体作为基质和生物载体组建的组合

7、式生态浮床系统为实验组。初始进水的、是、时，该组合式生态浮床的最终、的质量浓度分别为、，而传统生态浮床的最终、的质量浓度分别为、，显示出良好的脱氮效果，并使硝态氮浓度保持较低浓度。天然纤维素物质生物载体在生态浮床中的应用玉米秸、稻草、油菜秸、麦秸等农作物秸秆和竹丝、树皮等植物茎秆类的废弃物均能够作为生物载体原料。而且用植物纤维素物质作生物载体的较其别人合成的生物载体更容易降解，使用一定时间会自行分解，比人工称合成的生物载体容易构成载体污泥更利于保护环境。本课题组对植物纤维素物质进行预处理后作为组合式生态浮床的生物载体，既能合理利用秸秆资源，拓宽秸秆的利用价值，又能有效修复水体和生态环境，获得良

8、好的效果。施亮亮等构建以稻草为生物载体和植物生长基质，以美人蕉和菖蒲为植物的复合组合式生态浮床为实验组，以人工合成填料为基质的组合式生态浮床为对照组。添加稻草为生物载体的组合式生态浮床在去除污染物方面明显优于以人工合成填料为基质的组合式生态浮床。笔者在研究中发现以竹丝为生物载体的组合式生态浮床，、和的平均去除率分别为、和明显优于无生物载体组合式生态浮床的、和，镜检发现竹丝外表具有较丰富的生物相，大量活性良好的群居钟虫、草履虫、累枝虫和鞭毛虫等，活性、数量均占优势的指示性原生动物，处理经过竹丝稳定降解，释放无机盐类和小分子有机物为微生物生长提供必需的营养成分。楼菊青等发现以毛竹为原料的生物载体在

9、膜速度、挂膜量上有较明显的优势。以上文献研究均显示了天然纤维素物质在组合式生态浮床生物载体制造领域的潜在价值，为浮床生物载体基于天然纤维素物质资源化利用的多元化发展打下坚实的基础。采用天然纤维素物质不仅作为亲水性很强的生物载体，还能够作为反硝化碳源，本课题组已经通过红外光谱分析方法把握下面信息：可生物降解材料外表具有较丰富的亲水性基团主要在纤维素、多糖物质中、主要在脂肪类物质中、主要为蛋白质，可构成更为复杂的生物膜体系，更容易吸附微生物，更利于生物增殖、生物种群的多样性；可生物降解材料使用经过中，被吸附其外表的微生物分解，构成一些可被微生物作为营养的物质，而强化微生物的生长，假如生物载体是固体

10、碳源，释放出来的碳源有利于提高水体的脱氮效果。生物载体在生态浮床应用中急需解决的科学难题作为浮床基质的生物载体与植物根系交互作用机理研究作为浮床基质的生物载体与植物根系是一种互相耦合的关系，互为对方提供生长繁衍所需要的养分，在一定程度上促进提高了生态浮床系统的净化效果、净化进程和生物多样性。目前本课题组已经发现以可生物降解的稻草作为生态浮床系统中植物生长的基质时，其中水生植物美人蕉和菖蒲叶子呈碧绿色，而以人工合成生物载体塑料球为植物基质或无任何基质时，种浮床中水生植物叶子呈浅黄色。分析以为稻草、塑料球均作为生物载体和植物基质，生长速率缓慢的硝化菌更容易附着在亲水性良好的稻草上，塑料球因其亲水性

11、差、生物亲和性欠缺而使硝化菌增殖缓慢，稻草上大量的硝化菌就能将相对不容易被植物吸收的氨氮转化为更容易被植物吸收的硝态氮，充分的氮素使稻草基质生态浮床中的植物叶子更为翠绿，生长速率更快。即稻草基质为植物根系提供充分的养料硝酸盐；而根系能为稻草外表微生物膜提供来自光合作用的氧气，并在稻草基质中产生脱氮所需要的好氧、缺氧环境，提高整个生态浮床的脱氮效果。但是根际微生物和生物膜互相作用、互相影响研究并没有获得很好的成果，值得深化研究。生物载体外表和植物根系外表微生物种群差异分析由于根系外表和生物载体外表存在非常大的差异，根际微生物种群类别和生物载体外表微生物类别差异、数量差异和特性差异均需要深化研究，

12、目前很多的研究仍然处于定性分析中阶段。微生物作为生态修复和污染物去除的主体，不同生理生化特性的微生物承当着不同生物降解经过，所以把握不同生物载体和植物根系外表微生物种群存在的差异生长速率、呼吸类型、降解底物酶系种类、微生物种群数和数量级等，对不同污染物采取不同的不同载体和植物，或不同生物载体组合，或不同植物的多样化组合，或人工干涉提供不同的环境以实现污染物去除，实现通过对微生物相关特性的强化和调控而实现微生物对污染物的降解。生物载体材质在不同污染源种类的水体修复中的选择方法生物载体作为生态浮床中重要的生物附着场所，有时也作为浮床植物的基质，其作用较大，但是随着生物载体的材质和形态等不断多样化，

13、生物载体形态主要由从水流速度、使用方便和造景等因素考虑，对水体修复效果不会造成本质上的影响，而生物载体材质的不同对水体修复效果会产生极大的影响。传统意义上的生物载体是塑料材质，并将悬挂在生物载体框架下面，其作用原理是：在生物载体外表构成生物膜以提高生态浮床系统中微生物量到达强化生态浮床的修复效果，在其外表构成的微生物是复杂的、多样的、杂乱的丛生，并无特定的靶向污染物，在复合污染较重的如今存在一定的优势。但是塑料材质生物载体存在亲和性和亲水性差而导致微生物量少、附着困难。而且对于以氮素为主要污染物且低的地表水修复经过中来讲并无太大的价值，由于脱氮经过中涉及硝化和反硝化经过，反硝化经过需要补充有机

14、碳以提高脱氮效果，而塑料材料生物载体并不能提供碳源，投加液体碳源存在计量无法控制和运行管理复杂等问题，假如以人工合成高聚物作为生物载体和碳源固然能够实现良好的脱氮经过和硝化菌群的富集，但费用过高，；所以天然纤维素物质是理想的碳源、载体，不仅天然亲水性和生物亲和性能够实现生物量的最大化和挂膜的最快化，而且生物释碳按需供应和，其来自极为广泛农业废弃物、林业废弃物等。对于磷含量相对较高的地表水体修复时，塑料材质或天然纤维素材质的生物载体应用于生态浮床中则效果较差，根据生物除磷均以排泥的方式，地表水体污染物浓度较轻，污泥量少或无污泥，无排泥也就除磷效果很低。如今一些工艺中为了提高除磷效果，采用一些孔隙

15、多样化吸收磷或含有某些能够与磷发生化学反响的生物载体以提高除磷效果。瞻望随着生态修复工艺技术的不断进步和水体环境形式势不容乐观以及复合污染条件下，将各种类型的生物载体和生物浮床进行耦合以应对不同污染类型、不同污染浓度将已成为发展的重点。水生植物与生物载体耦合的组合式生态浮床系统不仅强化修复效果，同时在治理经过中美化水域景观。生物载体的选择广度增大，怎样根据详细的水环境特点选择有针对性的生物载体，怎样根据各种生物载体的特性选择多种生物载体按一定比例组成复合生物载体提高污水脱氮除磷效果等问题值得深化研究。如能因地制宜，发展以组合式生态浮床为核心的水体修复系统，在修复经过中利用污水资源转化而来的生物资源与能源将会有非常重要的意义。